用舌头看看这个世界吧!统一工作空间,意识究竟(二),野驴

2008-02-26 08:53:28

标签: 科学 科普 野驴 意识究竟 杂谈 分类: 科普-《新发现》

有希望的模型,视觉意识的第二阶段,统一工作空间

视觉系统高级皮层区域特定反应的出现意味着视觉意识的出现,但这不代表在特定反应发生的那一刻,意识就此产生。对于视觉意识,在终点站类别识别区域将视觉对象标识出来之后,视觉系统的使命就结束了,其完成了整个过程的第一阶段。

随后的神经活动被捕捉到是顺序地沿着这样一条轨迹来展开的:额叶─前额叶─扣带前回─顶叶。在“没看见”的情况下,这一系列的兴奋传递是不会出现的,因此这条神经活动轨迹即是视觉意识过程的第二阶段。(参见《新发现》2007年3月刊《走进意识深处》一文)

深入脑中的发现大体上勾画出了视觉意识的产生过程,而既然这第二阶段是发生在视觉系统之外的,那么这个额叶─顶叶─扣带前回皮层网络是否也是其他感官意识的第二阶段?乃至非感官意识也必须要通过该网络来产生?

到了这一步,我们应该着手建立起一个能够描述意识过程的统一的理论模型,以为接下来的研究指明方向,而不是再如初入一个庞大迷宫时所表现出的那样,漫无目的地沿各种可能的方向试探着前行。此时,认知心理学家们建立起的,对黑匣子运作机制进行整体性和概念性描述的那些模型就体现出了价值。其中引人注目的是美国认知心理学家伯纳德·巴尔斯(Bernard Baars)的设想,他认为存在一个意识的统一工作空间(global workspace),所有形式的意识都要经由该工作空间才能产生

刚刚好,额叶─顶叶─扣带前回皮层网络正对应了这个统一工作空间,接下来要做的,就是验证该工作空间是否也是其他感官意识和非感官意识产生的必经阶段。来自实验室的一些数据已经证实了这一点,除却这些研究来的证据,神经科学家 保罗·巴赫 为实现其革命性理念而做的工程上的尝试也别具一番说服力。

其理念是人的各种感觉是可以互换的。他选择视觉和触觉来验证这个理念,并为此研制出一个视觉─触觉转换系统,该系统主要由一个舌置电极矩阵板,一台电脑和一台摄像机组成。具体工作原理如下:摄像机对外部景象进行实时拍摄,电脑将拍摄到的图像转化成电流,电流被传送至固定在舌头上的电极矩阵板,最后,舌头接收到发自电极的触觉信息——图像转化而来的电流。使用过该系统的盲人和蒙住双眼的正常人表示,他们确实获得了一种与拍摄到的景象相一致的感受,或者说,用舌头“看到”了这一切,但无法确切地将这种感受表达出来。

保罗的机器使人不通过双眼也能意识到外部景象,分辨出物体的轮廓、大小、远近等等。而很显然,这不是视觉意识,其始于舌头对电流的接触,从刺激来源讲,属于触觉意识。但与一般情况下由触摸、按压所产生的触觉意识不同,此时舌头所获取到的触觉信息是由视觉信息转化而来的。根据用户反馈,这种转化很成功,该触觉意识的内容似乎与直接“看”来的视觉意识的内容大体保持一致,即得到类似的感受。

外部刺激信息的内容是一样的,比如一个白色的球向自己滚来,不同的是,一个是以光线为信息载体,由视觉系统接收并产生意识;一个是以经转化而得的电流为信息载体,由触觉系统接收并产生意识。视觉意识的产生过程如我们所知的要经过两个阶段;而可以肯定,触觉意识的产生至少要经过触觉系统这一阶段。

那么触觉系统后的神经活动是如何展开的,以致能得出代替视觉感受的触觉意识?对此,一个具有说服力的解释就是,触觉意识也必须经由同一个第二阶段——统一工作空间才能产生。不同感觉系统在对内容相同的外部刺激进行处理后,交付出近似的半成品,随后接手工作的统一工作空间对半成品来源一视同仁,不加区分,于是最终便生产出了内容大体一致的意识。

推而广之,基本上可以确定,所有感官意识都要经由该工作空间才能产生。因此,无意识与意识过程的第二处关键性区别,是在于神经活动能否扩展到这个统一工作空间。而以感官意识这样的一个出现历程来看,保罗的理念确实是成立的,即人的各种感觉是可以互换的。

不过术业有专攻,视觉系统的存在意义,正在于借助系统内精心设计、巧妙布局的各个环节,对光线所携带的信息进行细致梳理和充分加工,以制造出精雕细刻的半成品,并得到丰富多彩的视觉意识。而很显然,触觉系统是不会以视觉系统的方式对触觉信息进行处理的,因此无法将同样内容的信息恰如其分地打造成与前者一模一样,符合“看”要求的半成品。更何况在实际应用中,拍摄图像的像素会被减少到一定程度再转化成电流,这意味着信息含量的缩减。所以由触觉系统推出的只能是大体上一致,但缺少局部细节的粗陋的仿制品。

因此虽然这位特立独行的神经科学家坚持认为,通过他的机器,舌头、耳朵等完全可以称得上是在“看”,但事实上只是“看”个大概,或大概地去“看”。至于为何在用舌头去“看”的时候,难以描述出“看到”的内容,这涉及到了另外一个问题——语言。

语言的作用在于将意识的内容表达出来,不同的语言内容对应不同的意识内容,比如“红色”、“柔软”、“香”、“甜”、“该起床了”、“真漂亮”等等。一组光线进入到眼中,相应的视觉意识由此产生,用语言对其进行描述,结果可能是这样:一个白色的球正向我滚来。而面对同样的景象,用舌头只能“看”个大概,得到的意识内容与用眼睛看来的不会丝毫不差,正是这内容上的差别导致找不到已有的确切的词语与之对应。

这说明舌头终究不能完全替代眼睛,同时也说明了语言的局限。我们总是会有所感,却无以言表,原因就在于找不出与此刻意识内容相对应的语言。当然,可以新创,事实上人类的语言就是如此创造出来的。但相较于意识的丰富,语言总是贫乏的,其作用只限于近似地表达意识,并不涉及意识的本质。

现在,我们可以确定,感官意识产生的决定性环节包括感觉系统高级皮层处理区域,和公用的统一工作空间——额叶─顶叶─扣带前回皮层网络。

关于意识问题,我们终于有了一些头绪,不再茫茫然不知所以。

待续······

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舌头也能“看见”东西

五官,在我们探索现实世界的过程中,各司其职。都说“耳听为虚,眼见为实”。五官中,只有眼睛能够真实地把世间万物的样貌反馈给我们的大脑。可是假如有人告诉你,不单眼睛能看到东西,舌头也能,你信吗?难道身体的其他器官也具有眼睛一样的功能,只是人们没有充分利用?

不可思议的实验

为了证明人类可以不用眼睛也能看见东西,在美国威斯康星大学生命科学院的一间实验室里,一项前所未有的人体实验正在进行。

受试者是该学院三年级学生威廉・莫勒尔。而实验的发起人,是世界著名的脑神经学专家保罗・齐达耶。作为全美国最富创新思维的科学家,保罗・齐达耶专门挑战那些得不到权威认可的观点,并取得了骄人的成绩。现在,他提出一个全新的理论:人类的感官功能很可能是互补的!例如盲人虽看不见东西,但嗅觉和听觉却远超常人,原因是大脑有着极强的自我调节能力。

为了证明以上观点,保罗精心准备了这个实验。他将一台小型摄像机,与一条带有电极的长胶管连接,胶管的一端与电脑相连,另一端被受试者威廉含在嘴里。威廉的眼睛也被蒙了起来,接下来他就要尝试用舌头“观察”周围的环境了!

保罗・齐达耶坐在威廉面前,把一个胶质圆球放在桌上让它滚动,因为桌布很厚,威廉听不到球滚动的任何声音。一开始,尽管保罗不断提示威廉,但双眼被蒙住的威廉根本弄不清球的具体位置。

接下来,保罗让威廉把全部注意力都集中到舌头上。因为除了嘴唇,舌头是人体所有器官中触觉神经末梢最丰富的,所以摄像机拍摄到的影像,经电脑转换成电子信号后,通过胶管抵达威廉的嘴里――贴在他舌头上的一个电极格,然后清晰地被威廉的舌头接收,并在他脑海中形成了具体的画面。于是,奇迹发生了,就在球向威廉滚来时,他迅速地伸出双手,牢牢抓住了这个胶质圆球!

这就是视觉

保罗・齐达耶推测,大脑里,细胞之间一定存在着不为人知的关系。他认为,大脑中仅有10%的细胞是神经细胞,它们组成稳固的神经传导线路,并通过电脉冲信号传送信息,而神经细胞释放出的神经传递素会被特定受体接收,这意味着咱们想看见东西,一般都得用眼睛。但是很多神经胶质细胞,也接收和释放神经传递素,这些神经传递素便会像自由介质一样在大脑中传递,所以“舌头也能看见东西”这一现象也就因此出现。

然而,很多权威人士都无法接受保罗的说法。他们怀疑保罗实验的装置,能否像真实的视觉那样,有效地观察事物。该领域的知名教授迈克・金泽尼认为:“如果那个过程不刺激视网膜,而只是进入思维中来,这未必就是视觉。”

但保罗・齐达耶却给出了坚定的回答:视觉神经原本就不存在特殊性,大脑不会关心信息的来源。一定要有视觉信号输入才能算看得见吗?不!如果你能准确地察觉到光亮并做出反应,这就是视觉!

2009年,一种名为“Brain Port”(我们姑且称它为“智慧端口”)的装置被美国科学家研制出来,其用途,便是为了让盲人和视力低下的人能看到眼前的景象。而其原理,与保罗・齐达耶实验的原理如出一辙。

“智慧端口”由一副眼镜和一台看上去好像手机的移动设备组成。眼镜的镜片里装有微型数码相机,相机收集外部物体散射的光的信息,然后信息被传输到那台手机模样的设备上,“手机”将信息转变为电脉冲信号,这些信号,又由一根连接线,传输到144个微电极上,这些电极呈“棒棒糖”状,分布在使用者的舌头两侧。电脉冲信号不断刺激舌头表面的神经,这种刺激将被传输到大脑,使用者的大脑感知到这些刺激后,形成实际的景象。

“智慧端口”协助丧失视网膜功能的失明人士,准确地观察周遭的事物和环境。无论那些显现在脑海中的景象效果如何,对于眼前一片黑的患者来说,能通过舌头看见东西,总比什么都看不见的好


海云青飞,生命进化规律破解者
宗教已经过时了,死了以后再活,这是要多低的智商才会相信这种鬼话
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海云青飞 主要作品:《直立人归来》 - 《从零开始发明修行》 - 《悟道进化生物学》 - 《悟道相对论》